内容介绍

1 项目介绍

本项目使用温度传感器NST461-DQNR设计外围电路，并使用STM32F103单片机读取本地温度和远程温度。完成串口输出对应温度数据，并在串口软件上完成温度曲线图绘制。并使用12指神探查看I2C的数据波形。

2 项目设计思路

2.1 功能需求

1. 单片机可以读到NST461-DQNR芯片的本地温度和远程温度。

2. 采用STM32F103进行NST461-DQNR芯片的温度数据采集和数据处理，并通过其串口打印温度数据并绘制温度曲线。

3. 使用12指神探查看NST461-DQNR芯片的I2C通讯。

2.2 设计框图

1. NST461-DQNR进行温度采集。

2. STM32F103进行数据采集和处理。

3. 12指神探查看NST461-DQNR与STM32F103的通讯。

4. 上位机VOFA+接收STM32F103处理后的数据进行打印和显示。

2.3 硬件设计

1.NST461-DQNR：小尺寸高精度12C接口远程和本地数字温度传感器

NST461是一款远程温度传感器监视器，内置本地温度传感器。其远程温度传感器连接的晶体管通常是低成本的NPN或PNP类型晶体管或衬底热晶体管及二极管。NST461的工作电压范围为2.1V至3.6 V，温度范围为-40℃至125℃，是通信、计算、仪表和工业等众多应用中多位置、高精度温度测量的理想选择。

其核心原理是利用了半导体PN结的一个周有物理特性:在恒定电流下，PN结的正向压降(Vbe)会随温度升高而几乎线性地下降。

2. STM32F103：ARM 32位的Cortex-M3，最高72MHz工作频率，2.0-3.6V供电和I/O引脚。2个I2C接口，3个USART接口。

2.4 电路板设计

电路板设计使用KiCAD 9.0版本设计绘制了NST461-DQNR及其外围电路，其中NST461-DQNR封装为自己绘制。STM32主控采用最小系统板。

这里A0和A1为地址选择配置引脚，为了灵活配置，采用0欧姆的电阻进行连接。

PCB绘制如下，在接口处最好写上引脚的作用。

2.5 关键代码展示与说明

项目基于CubeMX和Keil5平台进行开发。

CubeMX配置如下：

配置了I2C1和SUART2。因为采用SUART1进行程序烧录。

配置完成后生成代码，在KEIL中添加以下代码。我们可以将芯片手册为给deepseek，让其为我们写代码，但是他写的代码有时候会有点问题，结构体中数组它用指针的方式去访问，直接报错了。报错时需要自己看看。

#include <stdio.h>
#include <string.h>

#define NST461_ADDR_WRITE    0x98  // A1=Float, A0=Float时的写地址
#define NST461_ADDR_READ     0x99  //读地址
#define REG_LOCAL_TEMP_H     0x00
#define REG_REMOTE_TEMP_H    0x01
#define REG_LOCAL_TEMP_L     0x15
#define REG_REMOTE_TEMP_L    0x10

//温度数据结构体

typedef struct {
    float local_temp;
    float remote_temp;
    uint8_t status;
} TempData_t;

//重写_write函数，让printf输出到串口
#ifdef __GNUC__
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
#else
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
#endif

PUTCHAR_PROTOTYPE
{
    HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t *)&ch, 1, HAL_MAX_DELAY);
    return ch;
}
/**
 * @brief读取完整的12位本地温度数据
 * @retval高精度温度值
 */
float NST461_ReadLocalTemperatureFull(void)
{
    uint8_t temp_data[2] = {0};
    int16_t raw_temp = 0;
    HAL_StatusTypeDef status;
    //读取温度高字节（寄存器地址0x00）
    status = HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1,
                             NST461_ADDR_READ,
                             REG_LOCAL_TEMP_H,
                             I2C_MEMADD_SIZE_8BIT,
                             &temp_data[0],
                             1,
                             HAL_MAX_DELAY);
    //读取温度低字节（寄存器地址0x15）
    status = HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1,
                             NST461_ADDR_READ,
                             0x15,  //本地温度低字节地址
                             I2C_MEMADD_SIZE_8BIT,
                             &temp_data[1],
                             1,
                             HAL_MAX_DELAY);
    if(status == HAL_OK)
    {
        //组合12位温度数据
        raw_temp = (temp_data[0] << 8) | temp_data[1];
        //右移4位并乘以分辨率
        return (raw_temp >> 4) * 0.0625f;
//打印OK
    }
    else
    {
//打印失败
        return -999.0f;
    }
}
/**
 * @brief读取远程温度
 * @retval远程温度值
 */
float NST461_ReadRemoteTemperature(void)
{
    uint8_t temp_data[2] = {0};
    int16_t raw_temp = 0;
    HAL_StatusTypeDef status;
    //读取远程温度高字节
    status = HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1,
                             NST461_ADDR_READ,
                             REG_REMOTE_TEMP_H,
                             I2C_MEMADD_SIZE_8BIT,
                             &temp_data[0],
                             1,
                             HAL_MAX_DELAY);
    //读取远程温度低字节（寄存器地址0x10）
    status = HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1,
                             NST461_ADDR_READ,
                             0x10,  //远程温度低字节地址
                             I2C_MEMADD_SIZE_8BIT,
                             &temp_data[1],
                             1,
                             HAL_MAX_DELAY);
    if(status == HAL_OK)
    {
        //打印OK
raw_temp = (temp_data[0] << 8) | temp_data[1];
        return (raw_temp >> 4) * 0.0625f;
    }
    else
    {
        //打印失败
        return (int8_t)temp_data[0];
    }
}
/**
 * @brief简洁版温度打印（仅数值）
 * @param data:温度数据结构体指针
 */

void PrintTemperatureSimple(const TempData_t *data)
{
char buffer[128];
 //清空缓冲区
memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
//格式化温度数据
snprintf(buffer, sizeof(buffer),
 "temp:%.3f,%.3f\r\n",
 data->local_temp,
 data->remote_temp);
HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)buffer, strlen(buffer), HAL_MAX_DELAY);
}

//MAIN函数中添加：
unsigned char ch[20] = {0};
uint8_t tmp=1;
TempData_t temp_data;
while (1){
 //读取本地温度
temp_data.local_temp=NST461_ReadLocalTemperatureFull();
//读取远程温度
temp_data.remote_temp=NST461_ReadRemoteTemperature();
PrintTemperatureSimple(&temp_data);
HAL_Delay(500);
}